ENDOCRINOLOGIA
S CIENZA CHE S TUDIA LE GHIANDOLE
A S ECREZIONE INTERNA, I LORO
PRODOTTI (ORMONI) E GLI EFFETTI DI
QUES TI S ULL’ORGANIS MO, NELLA
FIS IOLOGIA E NELLA PATOLOGIA
Ormone
Sostanza biologicamente attiva secreta
in circolo da una cellula (cellula
endocrina) e capace di regolare le
funzioni di un’altra cellula posta a
distanza (cellula bersaglio)
SN: sistema nervoso
B: cellula bersaglio
E: cellula endocrina
Stimoli esterni
SN
E
H
B
feed-back
Azione
biologica
“Topografia” dell’azione ormonale
cellula secernente
H
vaso sanguigno
a
a) autocrina
b) paracrina
c) sistemica
(endocrina)
H
b
c
Proteine di trasporto
fH
H
H
H
fH
H
H
H
H
fH: ormone libero
(forma attiva)
H
H
Proteine di trasporto specifiche (TBG, SHBG, IGFBP, CBG)
(legame ad alta affinità)
Albumina, prealbumina (legame a bassa affinità)
Spill-over
H1
R1
Effetto 1
Effetto 1
H2
R2
Effetto 2
• Lo spill-over spesso diventa biologicamente significativo solo quando
le concentrazioni di un ormone sono molto superiori al
rma.
• In alcuni casi può esserlo anche con normali concentrazioni ormonali,
se vengono meno meccanismi fisiologici di inattivazione (es. cortisolo
nelle cellule tubulari renali)
11betaHSD
Enzima
Aldosterone
Az. mineralcorticoide
H1
R1
Effetto 1
Effetto 1
H2
R2
Effetto 2
Cortisolo
Az. glicocorticoide
Deficit genetici,
Liquirizia
11betaHSD
Enz
ipertensione
Aldosterone
Az. mineralcorticoide
H1
R1
Effetto 1
Effetto 1
H2
R2
Effetto 2
Cortisolo
Az. glicocorticoide
S truttura c himic a de gli o rmo ni
• Ormo ni pro te ic i o peptidic i (ormoni gastroenterici, ormoni ipofisari, paratormone, calcitonina, etc.)
• Ormo ni amino ac ido -de rivati (catecolamine,
ormoni tiroidei)
• Ormo ni s te ro ide i (glicocorticoidi, mineralcorticoidi, ormoni sessuali)
• Ormo ni de rivati dag li ac idi g ras s i (prostaglandine, etc.)
Classificazione funzionale dei ligandi recettoriali
• Agonisti/superagonisti:
sostanze capaci di evocare una risposta
massimale/sovramassimale rispetto al ligando naturale
• Agonisti parziali:
sostanze che determinano una risposta incompleta,
anche in concentrazioni elevate
• Antagonisti:
sostanze che inibiscono la stimolazione recettoriale
Recettore inattivo
H
Recettore attivato
azione
Recettore di superficie
H
azione
Recettore intracellulare (nucleare o citoplasmatico)
Ormoni
peptidici
R di membrana
2° messaggero
regolazione
enzimatica
azione su proteine
nucleari
Risposta metabolica tardiva
risposta
metabolica
acuta
ormone recettore
citoplasma
+
nucleo
modificazione conformazionale
con attivazione
regione di legame
gene ormonodipendente
DNA
trascrizione
mRNA
trasduzione
pro te ina s pe c ific a
azio ne me tabo lic a
Meccanismi di inattivazione dell’azione ormonale
• Demolizione enzimatica rapida nel sito di azione
• Trasformazione in altre sostanze meno attive o
inattive
• Escrezione (urine/bile)
• Feed-back negativo sulla secrezione ormonale
• Desensibilizzazione
Desensibilizzazione
Fenomeno per cui l’esposizione protratta ad un
ligando provoca una attenuazione della risposta
biologica allo stimolo
Meccanismi:
• Riduzione dei numero dei recettori accessibili
al ligando (down-regulation)
• Modificazioni dell’affinità del recettore per il
ligando o della risposta post-recettoriale
all’attivazione del recettore
Un ormone - molte funzioni:
Utilizzazione del glucosio
insulina
Liposintesi
Sintesi proteica
Trasporto del potassio
Implicazioni: risposta funzionale coordinata alle modificazioni omeostatiche
Una funzione - molti ormoni:
glucagone
insulina
Controllo
ê della é
glicemica
epinefrina
cortisolo
GH
Implicazioni: 1. regolazione fine della risposta
2. compensazione in caso di deficit di uno degli ormoni
che partecipano a determinare l’effetto
stimoli
riduzione
calcemia
Ghiandola
periferica
paratiroide
ormone
PTH
Cellule
bersaglio
effetto
osso
rilascio
calcio
SNC
(ritmo spontaneo circadiano,
ultradiano, infradiano)
ipotalamo
Releasing H
feed-back
Inhibiting H
ipofisi
ormone A
Ghiandola periferica
ormone B
Cellule bersaglio
effetto
SNC
+
+
AVP/CRH
ipotalamo
+
GHRH/somatostatina
GnRH
TRH
PIF +
+
-
ipofisi
ACTH
surrene
LH/FSH HPRL TSH
ovaio testicolo
steroidi sessuali
glucocorticoidi
mammella
GH
tiroide
T3, T4
t. bersaglio
IGF-1
Meccanismi di patologia endocrina
Alterata produzione ormonale
• Ridotta produzione
• Eccessiva produzione
• Produzione di ormoni anomali
Alterata efficacia ormonale sulla cellula bersaglio
• Resistenza all’azione ormonale
Anomalie di trasporto e metabolismo ormonale
• Anomalie delle proteine leganti
• Anomalie nella degradazione ormonale
Patologie da resistenza della
cellula bersaglio
• Presenza di sostanze interferenti con il
legame recettoriale
• Difetti del recettore
- ridotta sintesi del recettore
- sintesi di un recettore anomalo
• Difetti nel segnale post-recettoriale
Funzione
riproduttiva
Sviluppo e
crescita
Sistemi ormonali
Omeostasi
(mantenimento
equilibrio)
Produzione, uso
e stoccaggio
energia
ADATTAMENTO ALL’ESERCIZIO FISICO
Sistema nervoso
autonomo
Adattamento
cardiovascolare
Apparato endocrino
Attivazione
immunitaria
Mobilizzazione Sintesi proteica
riserve energetiche
Principali risposte ormonali all’esercizio
fisico
Aumentano:
• Catecolamine
• Cortisolo
• GH
• Glucagone
Si riduce:
• Insulina
SINTESI DELLE CATECOLAMINE
Tirosina
Dopa
Dopamina
Terminazioni nervose
Surreni
Noradrenalina
(Noreprinefrina)
EFFETTI
Surreni
Adrenalina
(Epinefrina)
EFFETTI
SISTEMA SIMPATO-ADRENERGICO
Caratteristiche:
• Riceve e integra segnali di varia natura dai
centri superiori e dalla periferia
• E’ capace di risposte rapidissime
• Ha un ruolo cruciale nei meccanismi di
adattamento omeostatico
• Ha una componente nervosa (fibre simpatiche) ed
una endocrina (midollare surrenalica)
• I suoi effetti sono mediati dalle catecolamine
(noradrenalina e adrenalina)
ATTIVAZIONE SIMPATICA DURANTE ESERCIZIO
Corteccia
Attivazione
motoneuroni
Centri
dell’emotività
Attivazione
simpatica
Adattamento
allo sforzo
Contrazione
muscolare
Modificazioni
meccaniche e
metaboliche
ANTICIPAZIONE DELL’ESERCIZIO. MODIFICAZIONI
NEUROENDOCRINE PRIMA DI INIZIARE L’ATTIVITA’
RITIRO VAGALE
ATTIVAZIONE S IMPATICA
-AUMENTO DELLA FREQUENZA
-AUMENTO DELLA VENTILAZIONE ALVEOLARE
-AUMENTO DEL RITORNO VENOSO
AUMENTO DELLA GITTATA CARDIACA
A RIPOSO
Esercizio fisico
allenamento
Tipo di esercizio
(intensità, durata,…)
Modificazioni ormonali
• Facilitazione uso del glicogeno muscolare
• Mantenimento disponibilità substrati per contrazione
muscolare
• Mantenimento flusso di glucosio al SNC
• Facilitazione glicogenosintesi epatica post-esercizio
EFFETTI GENERALI DELLE CATECOLAMINE - 1
• aumento velocità e forza di contrazione cardiaca (β 1)
• aumento frequenza cardiaca (β1)
• aumento eccitabilità e automaticità cardiaca (β 1)
• vasocostrizione cute e reni (α)/vasodilatazione muscolare (β1)
• aumento pressione sistolica (α β )
• aumento (α )/riduzione (β ) pressione diastolica
• aumento secrezione renina e ADH (β1)
• riduzione motilità intestinale (α β )
• aumento tono sfinterico (α β )
• aumento sudorazione (α)
• broncodilatazione (β2)
• dilatazione pupille (α1)
EFFETTI GENERALI DELLE CATECOLAMINE - 2
• modulazione secrezione insulina (riduzione α2/aumento β2)
• aumento secrezione glucagone (β ) e GH (α)
• riduzione sensibilità insulinica (β )
• aumento glicogenolisi e glicolisi muscolare (β2)
• aumento glicogenolisi epatica (α β 2)
• aumento gluconeogenesi (α β 2)
• aumento lipolisi e chetogenesi (β 1)
• aumento termogenesi (β1)
ESERCIZIO FISICO (“FIGHT AND FLIGHT”)
Principali effetti mediati dalle catecolamine
Adattamento cardiovascolare
•
•
•
•
aumento gittata cardiaca
aumento pressione arteriosa
aumento flusso muscolare
riduzione flusso renale e splancnico (event. cutaneo)
Adattamento respiratorio
• broncodilatazione
• stimolo centro del respiro
Adattamento metabolico
•
•
•
•
•
aumento glicogenolisi muscolare
aumento produzione epatica di glucosio
inibizione utilizzazione periferica del glucosio
aumento lipolisi
aumento chetogenesi
STRESS
CRH
AVP
ritmo circadiano
fattori emotivi
ACTH
Cortisolo
ADATTAMENTO
EFFETTI GENERALI DEI GLICOCORTICOIDI - 1
Effetti metabolici:
• aumento lipolisi e chetogenesi
• catabolismo proteico / inibizione sintesi (eccetto feg o)
• aumento gluconeogenesi
• aumento glicogenolisi epatica
• ridotta utilizzazione del glucosio
Effetti cardiovascolari:
• aumento gittata cardiaca
• aumento tono vasale (facilitazione azione ormoni
vasocostrittori)
Effetti plastici
• inibizione attività fibroblasti
• inibizione attività osteoblasti e attivazione osteoclasti
• aumento escrezione renale e ridotto assorbimento
intestinale di calcio
EFFETTI GENERALI DEI GLICOCORTICOIDI - 2
Effetti renali:
• azione mineralcorticoide / stimolo renina
• aumento filtrazione glomerulare (facilitazione
escrezione sodio e acqua, contrapposta all’azione
mineralcorticoide)
Effetti su altri ormoni:
• ridotta conversione da T4 a T3 (riduzione TSH)
• inibizione secrezione gonadotropine
Altri effetti
• riduzione risposta immunitaria e infiammatoria
• modificazioni tono umore
ESERCIZIO FISICO
caratteristiche
esercizio
ritmo circadiano
fattori psichici
alimentazione
CRH
ACTH
CORTISOLO
Metabolismo
lipolisi
gluconeogenesi
glicogenolisi
insulinoresistenza
protidosintesi epatica
catabolismo prot. muscolare
Sist. cardiovascolare
potenziamento vasocostrizione
aumento gittata cardiaca
Altri effetti
modulazione tono dell’umore
inibizione gonadotropine
CRH
Proopiomelanocortina (POMC)
β-lipotropina
ACTH
altri peptidi
β-endorfina
Adattamento
psico-comportamentale
cortisolo
???
CRH
altri steroidi
catecolamine
(adrenalina/noradrenalina)
Adattamento
metabolico
Adattamento
cardiovascolare
EFFETTI GENERALI DEL SISTEMA GH/IGF-I
- Effetti sul metabolismo osseo
• stimolo condrogenesi
• stimolo apposizione ossea
• aumento assorbimento intestinale calcio
- Effetti sul metabolismo intermedio
•
•
•
•
aumento sintesi proteica (az. anabolica)
aumento lipolisi e chetogenesi
aumento gluconeogenesi
modulazione azione insulinica
- Stimolo proliferazione cellulare
- Aumento massa magra e riduzione grasso viscerale
- Effetti cardiovascolari
• aumento contrattilità
• stimolo ipertrofia miocardica
• riduzione escrezione urinaria di sodio
- Modulazione benessere psico-fisico
Effetti metabolici del GH
Effetto acuto (<2h)
- azione insulinosimile
Effetti cronici
- stimolo sintesi proteica
- stimolo gluconeogenesi epatica
- inibizione utilizzazione periferica
del glucosio
- stimolo lipolisi
Esercizio fisico
Catecolamine
(?)
(α2)
Effetti metabolici
(glicemia, AA, FFA, chetoni)
Aumento GH
Metabolismo glucidico
• aumento neoglucogenesi
• inibizione utilizzazione glucosio
Metabolismo lipidico
• aumento lipolisi
• aumento chetogenesi
Metabolismo proteico
• aumento protidosintesi
• ipertrofia muscolare (effetto cronico)
Effetti cardiovascolari
• aumento contrattilità
• ipertrofia cardiaca
Esercizio fisico
Catecolamine
Riduzione glicemia
Aumento glucagone
• aumento glicogenolisi
• aumento gluconeogenesi
• aumento lipolisi
• aumento chetogenesi
Regolazione endocrina della mobilizzazione
delle riserve energetiche
Catecolamine
T. adiposo
Lipolisi
↑acidi grassi
GH
Glucagone
Fegato
glicogenolisi
chetogenesi
neoglucogenesi
↑chetoni ↑glucosio
Cortisolo
Muscolo
Proteolisi
↑aminoacidi
GH
Produzione ATP
Sintesi proteica
EFFETTI GENERALI DELL’INSULINA
- FEGATO
•
•
•
•
•
•
aumento glicogenosintesi
inibizione neoglucogenesi
aumento glicolisi
aumento liposintesi
inibizione chetogenesi
aumento sintesi proteica
- MUSCOLO
• aumento glicogenosintesi
• aumento sintesi proteica
• aumento trasporto potassio
- TESSUTO ADIPOSO
• aumento sintesi trigliceridi
Esercizio fisico
(intenso)
Catecolamine (α)
Effetti metabolici
Riduzione insulinemia
•
•
•
•
•
aumento produzione epatica di glucosio
aumento lipolisi
aumento rilascio tessutale aminoacidi
ridotto utilizzo glucosio tessuti insulinodipendenti
conservato effetto su utilizzazione del glucosio nel
muscolo in attività
ALLENAMENTO: aumentata sensibilità insulinica
PRINCIPALI ORMONI COINVOLTI NEL
MENTENIMENTO DELLA PRESSIONE
ARTERIOSA E DEL BILANCIO IDROSALINO
DURANTE ESERCIZIO FISICO
• Catecolamine
• Sistema renina-angiotensina-aldosterone
• ADH (ormone antidiuretico)
• Peptide natriuretico atriale (ANP)
Esercizio fisico e sistema renina-angiotensina
Deplezione Na
Sudorazione
(perdite alimentari liquidi)
ê volemia
ê Na tubulo distale
ê pressione arteriosa
ipoperfusione renale
(-)
C. iuxtaglomerulari
Renina
Angiotensinogeno
Angiotensina I
Vasocostrizione
arteriosa
ACE
Angiotensina II
Aldosterone
Ritenzione H2O e
é v.extracellullare
Ritenzione Na
perdita di K
éK+
Esercizio fisico e ADH
é osmolalità
é catecolamine
ê volemia
é ADH
é angiotensina II
ê glicemia
é temperatura
riassorbimento H2O nei
dotti collettori renali
Aumento volemia
Riduzione osmolalità
Esercizio fisico e ANP
é pressione
atriale
é catecolamine
renina-angiotensina
ADH
é frequenza
cardiaca
é ANP
Inibizione
secrezione
renina/aldosterone
Modifica flusso
intrarenale
Diuresi
Natriuresi
Vasodilatazione
diretta
Esercizio fisico
catecolamine
CRH
vasodilatazione
muscolare
perdite
idrosaline
ipoperfusione renale
riduzione Na tubulo renale
ipovolemia/↑osmolalità
renina
angiotensina II
ACTH
ADH
aldosterone
vasocostrizione
ritenzione sodio
ritenzione acqua
cortisolo
